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微电子控制机电设备在工业中的实际应用论述

来源:UC论文网2016-06-21 14:58

摘要:

在科学技术快速发展的今天,以微处理器为核心的控制技术在机械控制领域中得到广泛的应用,机电一体化的水平的不断提升,有效推进了我国工业企业,特别是机电装备制造企业的快

  引言
 
  随着电子技术的迅速发展.现代的电子设备己广泛地应用于机械控制的各个领域,与此同时,机电一体化技术获得了前所未有的发展,机电一体化技术是多学科复合交叉型的综合技术,它综合应用了机械技术、微电子技术、自动控制技术、信息技术、传感测试技术、电力电子技术、信号变换技术等多方面的群体技术。下面,我们从机电一体化的构成,变频器、可编程控制器等核心控制元件的优越控制特性,简析机电一体化在工业应用领域的光明前景。
 
  1.机电一体化系统的构成以及运行原理
 
  机电一体化系统的构成主要包括微电子控制部分、反馈检测部分及被控设备等构成。现以循环水泵的一体化控制为例浅析机电一体化系统的构成及运行原理。循环水泵的一体化控制通常包括一台可编程逻辑控制器(PLC)、一台变频器、一台管路压力变送器、多台循环离心泵。其中电动差压变送器对给水量、蒸发量以及管路水量这三个变量进行检测,最后由可编程逻辑控制器(PLC)进行计算,并输出4?20mA的电流信号,对变频器进行控制,实现调节给水泵转速的目的。系统的设计需要全面考虑多方面因素,才能保证正常运行,由于变频器的输出频率对整个系统的控制效果具有直接的决定作用,因此首先应对变频器的输出频率进行确定,通过对水泵流量、扬程以及用水量的最大程度与最小程度进行确定,确定输出频率。在系统中,PLC可以通过压力变送器将用水量的大小反映出来,再分配给循环水泵,同时工作人员应对循环泵的频率进行及时调节,以保障水源分配的合理性。
 
  2.可编程逻辑控制器的特征
 
  可编程逻辑控制器PLC是专为在工业现场应用而设计的一种以微处理器为核心的数字运算操作电子系统装置,它的全称叫做可编程逻辑控制器[1]。PLC是将传统的机电接触控制技术和微机技术相结合产生的,因此PLC-方面既可以,充分利用微处理器的优点,又可以照顾到现场电气操作维修人员的技能和习惯,在PLC的程序编制上不同于传统编程,不再需要复杂专业的计算机编程语言知识,而是采用了一套以继电器梯形图为基础的简单指令形式,降低了用户程序编制的复杂性,使之操作变得方便,简单,节省了物力财力;另一方面也克服了传统继电接触控制系统中存在的一些缺点,例如可靠性低,接线复杂,灵活性和通用性差的缺点。
 
  3.变频器调速器的技术特性
 
  随着微电子技术的发展和节能理念的深入开展,变频调速器在机电设备控制方面的突出特点愈发受到人们的关注,特别在水泵、风机等需要调节的应用场合,其突出的控制调节性能受到了广大使用者的青睐。其一,相较于传统的正弦波控制技术,由于变频器采用电压空间矢量控制技术,在性能上体现出了更好的先进性与独特性,并且具有低速转矩大、谐波成分小以及运行稳定性更好等明显特征,相对于我国电网来说其输出电压自动调整的功能发挥出很大优势。其二,变频器具有键盘、电位器、外部端子以及多功能端子等多种操作方式,使其功能更加全面,能够对多种模拟信号进行输入,包括电压、电流、频率等效范围检测、转速追踪等。同时,变频器还具有变频运行及程序运行等多种模式。其三,由于变频器与传统控制方式相比,保护性能更强,更具可靠性,能够对短路、过流、过压等问题进行预防,确保主机设备的安全运行。同时变频器的绝缘耐压性能较好,产品质量高,键盘布局合理、设定简洁等特征使其应用性更强。
 
  4.变频器在机电控制应用方面的优越性
 
        4.1使用变频调速技术,可以大幅度节约能源通过不同电机在相同情况下的对比分析可知,风机、泵类等电力设备在使用变频技术后在电能节约上尤为突出,一般可以比使用前节约20%到60%的电能。原因在于风机、水泵类设备的负载功耗与转速的三次方成正比的原因。一旦转速下降,电机功耗就会大幅降低。而传统的挡板或阀门进行流量调节时,对于耗用功率的影响并不大。
 
  4.2使用变频调速技术,可以实现电机运行的高效控制一是实现电机正转、反转的控制。通过对变频器内部逆变管开关顺序的简单调节,就可以转变输出方向,从而有效避免转换操作不当给电机设备带来的损坏。二是实现电机加速、减速的控制。通常情况下,变频器调速系统启动时频率较低,能够根据需要自由设定加速或减速时间,有利于加速或减速过程的平滑,将启动电流控制在一定范围内。
 
  4.3使用变频调速技术,有助于产品质量和加工工艺水平的提高
 
  除了上述提及的泵、风机等设备外,变频技术还可以用于控制传送、卷绕、等多种机械设备。使用变频技术后,设备的工作状态大为改善,不仅有利于延长使用寿命,而且有助于降低设备控制的难度和复杂性。
 
  5.微电子控制电路的调试及方法
 
        在进行电路调试时可以通过两种方法进行,一是在全部电路安装结束后进行统一调试,二是在电路安装过程中进行调试,以电路原理框图中的功能将复杂电路划分为单元进行同步安装和调试,在单元安装与调试的基础上逐渐扩大范围,最后完成整机调试。下文主要对应用第二种调试方法的调试工作进行分析。在调试电路的过程中,首先,应通过目测对电路面板进行仔细检查,判断电路连线、连桥等是否正确可靠,是否存在虚接、短路或混线等问题。其次,在初步的目测检查后进行静态检查,利用万用表的最小电阻量程档对电路面板进行检查,对开路、闭路、地线连接、电源连线以及电源接地情况进行检查。最后,对硬件电路进行调试,应综合全面地将各种影响因素考虑进去,按照电路功能的原理要求进行调试,对硬件各部分单元电路进行仔细调试,最后进行整体调试。
 
  6.结语
 
  机电一体化是结合必要的机械技术和电子技术以及自动控制技术理论,以工业生产中广泛使用的电动机为被控对象,构建了电动机的计算机控制系统。随着科学技术的快速发展,以微处理器为核心的机电一休化必将占据主导地位。特别是随着变频器、可编程控制器PLC等控制单元的不断升级换代,其控制功能将更加强大,机电一体化系统必将在工业实践中展现出无限光明的前景。
 
                                                                                                                           宋庆彬
                                                                                          (郑煤集团东风电厂,河南郑州452371)

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